低濃度稀貴復雜溶液大相比鼓泡油膜萃取技術與裝備

480 編輯：中冶有色技術網來源：北京科技大學冶金與生態(tài)工程學院

2024-07-03 16:12:33

成果簡介：

離子型稀土礦現(xiàn)行原地浸礦工藝浸礦不完全，遺留大量廢棄尾礦。浸礦尾液和尾礦淋濾水隨雨水進入河溝溪水造成稀土流失、對當?shù)厮醇碍h(huán)境造成嚴重污染。稀土在浸礦液中的濃度極低，非稀土雜質含量高，難以經濟回收?，F(xiàn)行碳氨或草酸沉淀法處理低濃度稀土溶液不僅沉淀不完全，稀土收率低，雜質離子共沉影響稀土產品純度，導致后續(xù)稀土分離提純壓力增大，而且工藝經濟性極不理想，試劑耗量大，氨氮污染嚴重。如何高效富集和經濟提取低濃度稀土，治理大量廢棄稀土礦山的浸礦尾液和淋濾廢水，是離子型稀土礦開發(fā)利用急需解決的重大需求。本成果發(fā)明一種低濃度稀土溶液大相比鼓泡油膜萃取技術及裝備，突破了傳統(tǒng)萃取技術無法用于極低濃度稀溶液的瓶頸，可推廣應用于離子型稀土礦的尾礦浸礦液或浸礦尾液、稀土冶煉和分離過程廢水等。主要創(chuàng)新點如下：

1)發(fā)明基于氣泡支撐有機萃取劑薄層油膜的超大相比鼓泡油膜萃取新方法。利用氣泡分散極小體積的有機萃取劑，將萃取劑鋪展包覆在氣泡表面，形成薄層油膜萃取富集極低濃度稀土。解決了極小體積有機萃取劑傳質表面積最大化、并在流動過程中均勻分散在大體積水相中的技術難題。由于界面效應強化萃取傳質效率極高，傳質推動力大，適用的稀土濃度極低。萃取過程水油相比高達600以上，萃取-反萃后稀土濃度可富集上千倍，可實現(xiàn)與現(xiàn)行單一稀土萃取分離工藝直接銜接。新技術相比現(xiàn)行碳沉工藝生產成本大幅下降，可直接用于含稀土濃度(以REO計)< 100 mg/L的極稀溶液經濟、高效萃取回收稀土。

2)發(fā)明大相比鼓泡油膜萃取裝置結構設計與放大方法。氣泡表面有機萃取劑油膜層易控制破膜聚集，有機萃取劑在萃余液中夾帶損失極少。經大相比萃取后，水相開路一次過柱排出的萃余液中殘留的總稀土濃度< 0.5 mg/L，總磷P < 0.3 mg/L，COD < 50 mg/L。解決了傳統(tǒng)液膜萃取需外加表面活性劑易引起乳化、破乳困難的問題，也解決了易乳化萃取體系大相比萃取操作時，油水分散和聚并的矛盾。以包覆有機萃取劑油膜的“油泡”捕集極低濃度稀土離子，油泡中的氣體上浮推力解決了大流比、高通量萃取操作易導致液泛返混的技術難題。裝置處理能力大，萃取操作比負荷高達100 m3/m2h以上。

3)建立針對離子型稀土礦原地浸礦液的“浸萃一體化”新工藝。低濃度硫酸稀土浸礦液經大相比萃取后，萃余液可循環(huán)用于浸礦，是從低濃度溶液中回收稀土的原創(chuàng)新技術。與現(xiàn)行硫銨浸礦工藝相比，含鋁鎂硫酸鹽的萃余液返回浸礦可大大改善稀土浸礦效率，避免氨氮污染。

該成果技術先進，工藝簡單，萃取過程穩(wěn)定，經濟效益顯著，具有很好的工業(yè)應用前景，已在江西贛州龍南東江足洞稀土礦成功應用，建成日處理300m3 稀土浸礦尾液和淋濾廢水的工業(yè)示范線。2016年通過中國稀土行業(yè)協(xié)會組織的專家鑒定，2017年獲中國稀土學會和中國稀土行業(yè)協(xié)會聯(lián)合頒發(fā)的中國稀土科學技術獎(技術發(fā)明二等獎)。整體技術達到國際先進水平，授權國家發(fā)明專利12項。新技術的推廣應用，將產生顯著的經濟、社會和環(huán)境效益，促進稀土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

應用案例

2015年12月, 在江西贛州龍南縣足洞稀土礦建成年處理十萬方低濃度稀土原地浸礦液的工業(yè)示范線。